Advanced Healthcare Materials:金属有机框架材料矿化细菌用于肿瘤药物递送

在自然界中,很多种生物体能够通过生物矿化过程将环境中的矿质元素转化为自身的构成部分。受此启发,科学家们利用仿生生物矿化策略制备了多种功能化的有机-无机复合材料。目前已有Ca3(PO4)2、ZnS、SiO2以及金属有机框架材料(MOF)等多种材料被应用于仿生生物矿化过程。由于高的生物相容性及简单的制备条件,近年来MOF材料ZIF-8在生物矿化领域引起了人们极大的研究兴趣。例如,ZIF-8能在高温条件下和有机溶液中保持生物酶高度的活性,保证活性生物体(细菌、病毒、细胞等)在严苛的条件下存活并赋予生物体额外的功能。但是,还没有相关工作来探讨活性生物体的生物矿化在肿瘤治疗中的应用。如果能够实现生物矿化的生物体用于肿瘤的药物输送与治疗,将拓展活性生物体生物矿化及MOF的生物应用,也能为肿瘤治疗提供新的策略。

华中科技大学刘笔锋教授、深圳大学王瑀博士及合作者设计了一种简单的一步生物矿化策略,将ZIF-8前驱体、光敏剂(Ce6)、化疗药物(DOX)及具有肿瘤靶向性的大肠杆菌(E. coli, MG1655)混合搅拌,直接制成了负载两种药物的生物矿化大肠杆菌(E. coli@ZIF-8/C&D)。通过对其特性的研究发现,E. coli表面的ZIF-8纳米层对药物分子有着接近100%的负载效率,并且该材料保持了很高的活性,适于长期保存。与初始的E. coli相比,E. coli@ZIF-8/C&D仍然具有很高的肿瘤富集效率,经近红外激光照射后,负载药物的生物矿化大肠杆菌成功实现了联合治疗,有效地抑制了小鼠肿瘤的生长。 由于MOF材料很容易与其它功能材料相结合,因此可以对该工作中的材料体系进行进一步的功能化以实现更好的治疗检测效果及新的应用。研究者相信,此项研究将会为基于活性生物体矿化的生物医学研究打开了一扇窗户,并为肿瘤治疗提供新的思路。相关论文在线发表在 Advanced Healthcare Materials(DOI: 10.1002/adhm.202000046)上,并于当期Front Cover做简要介绍。